TW200402159A

TW200402159A - Layered electrochemical cell and manufacturing method therefor

Info

Publication number: TW200402159A
Application number: TW092115250A
Authority: TW
Inventors: Sadeg M Faris
Original assignee: Reveo Inc
Priority date: 2002-06-05
Filing date: 2003-06-05
Publication date: 2004-02-01
Also published as: AU2003251395A1; EP1516377A2; TWI223903B; AU2003251395A8; US20040038090A1; WO2003105251A2; WO2003105251A8; WO2003105251A3; US7377948B2; CN1723575A

Description

200402159 玖、發明說明：相關申請案本申請案請求美國臨時專利申請案序號60/386，121案 (2002年6月5曰申請，其在此被併入以供參考之用）之優先 5 權。【發明所屬技術領域j 發明領域本發明係有關於使複數個電池層形成一具有二相對之主要表面的層合片材之方法，每一電池層包含一對電極， 10 及使此對電極呈電隔離之隔板。所欲尺寸之電池係藉由經二相對主要表面使層合片材切片而形成。 L先前技術】發明背景電化學電池係遍及由人類普遍使用之裝置。此包含電力源，諸如，電池、燃料電池及電容器，與電誘發之化學處理方法，諸如，去離子化作用及流體分離。有效製造電化學電池之努力的一例子係揭示於EP 〇 357 399 B1案，其中，提供用以形成”膠質狀軋，，或立體形狀之電化學電池。再者，EP 0 202 857 B1案揭示一種形成電 20 極組件之方法。基本上，包含電極層合物之電池及固體電解質係被捲成膠質狀軋電池，或扇式摺疊成立體形狀之電池。於EP 0 357 399 B1案，對於每一摺疊層，電流收集器薄片係自組件延伸，且其後被電連接。於EP 〇 202 857 Bl 案，對於每一電極，單一薄片係於組件之遠端部形成。此 5 200402159 等方法係受限制，因為-次僅可形成單—電池。充其量，長的層合物帶材可被形成、切割及捲繞或指疊。但是，沒有方去教不若層合物被切割時有效地曝露出電流收集器。 $知者係研磨或以其它方式修整活性電解質材料以使電解 5質曝露出，但此係耗時，且因而係昂貴的。另有效地製造電化學電池之努力之例子係揭示於美國專利第4,〇51，3〇4號案，其中，錯酸電池係藉由使用單一金屬帶材作為一電池之正電極及相鄰電池之負電極之活性材料的撐體。此等電池(性質上係串聯電連續）之長度被摺疊 1〇或、、％捲並壓製成一電池結構，其於一端部係曝露出正端子且於另一端部係曝露出負端子。但是，若長帶材被成形及切剔而形成複數個電池結構，無一方法教示於切割線時使電流收集器曝露出。偏振片亦形成一平式電池，例如，電池手冊(Handbook 15 of Batteries)，第3版，第8·37章之對於具有6 v之4個電池之疊層之偏振片Ρ-80設計所述：此系統使用層合物電池，每一電池具有一陽極電流收集器，具電解質(Ζη-氣化物）之導電性乙缔基、賽路紛、二乳化猛上之Ζη，及陰極電流收集器。導體係藉由其後之層合及修整步驟而相互連接。 20 上述傳統電池及製造方法之另一缺點係不能於藉由方便之層合方法形成之電極間提供流體流（氣體或液體）。【餐^明内溶：】發明概要習知技藝之如上討論及其它之問題與缺失係藉由本發 6 200402159 明之使複數個電池層形成一具有二相對之主要表面的層合片材之數種方法而克服或減緩，每一電池層包含一對電極，及使此對電極呈電隔離之隔板。所欲尺寸之電池係藉由經二相對主要表面使層合片材切片而形成。 5 於某些實施例，個別電池係藉由以可移除物質填充之填充區域界定。因此，當電池被切片時，個別電、、也及於某些實施例中之電流收集器或導體係以最小或無進一步加工處理下被曝露出。

於其它實施例，流體通道或多孔層係以可移除物質填 10充。因此，當電池被切片時，結構性撐體係對所欲空隙區域提供。 15 20 本發明之如上討論及其它之特徵及優點將由孰習此項技藝者自下列詳細描述及圖式而認知及瞭解。圖式簡單說明第1圖描述一疊層之等角透視圖；第2A圖顯示第旧之疊層之部⑽ 第2B圖顯示第1圖之疊層之部份侧視圖之另貝二例. 第⑽顯示第，之疊弟3A圖顯不相鄰電池間之相互連接層，八導體部份及通道部份； "包含父替之第3B圖顯示相鄰電關之相互連接層，性材料；第3C圖顯示相鄰電池間之相互連接層，絕緣部份及通道部份；

其包含多孔導其包含交替之 7 200402159 第3D圖顯示相鄰電池間之相互連接層，其包含多孔絕緣材料，第4A圖顯示一層合組件之截面圖，其一般具有交替之陰極、隔板、陽極及絕緣體層，且與每一陰極締結之電流 5 收集器及與每一陽極締結之電流收集器係被供以用於有效製造之填充區域；第4B及4C圖顯示沿第4A圖之B-B線及C-C線之截面圖，第4D1-4D4圖描述定出切割線之填充區域之位置及結 10 構之各種例示實施例；第5A圖顯示電化學電池之層合組件之截面圖，包含交替之第一陰極、第一隔板、陽極、第二隔板及第二陰極層，每一電池係以一可隔離電池或提供一般之空氣或流體流至相鄰陰極之層所分隔； 15 第5B圖顯示用於本發明之某些實施例之正電極之例子；第6圖顯示分立之電化學電池之層合組件之截面圖；第7圖顯示一製造此間所述層材之例示方法；且第8圖顯示另一製造此間所述層材之例示方法。 20 【實施方式】詳細說明第1圖描述疊層100之等角透視圖。疊層可為任何所欲數量之重複或不同之電極或電極組件。然後’如此間所進一步描述，此疊層一般係以垂直於每一層之平面，選擇性 8 200402159 地係平行於此層之平面，而切割。於一一般之實施例中’ 一或更多之切痕區域係於某些層内提供，以促進電極導體 (例如，電流收集器）之切割及電連接。於另一一般之實施例中，疊層可包含能使流體流動之層材，其於，例如，金屬 5空氣電池（空氣流）、PEM燃料電池（氫氣流），固態氧化物燃料電池(烴流體）或流通式電容器（例如，流體去離子化作用）係有用的。現參考第2A圖，疊層1〇〇之部份側視圖之一實施例被描述。此等層材形成複數個電化學電池。此等層材包含重複 10 之層材組，其中，每一組一般係包含陽極層102、隔板層 104 ’及陰極層1〇6。層材1〇7係位於一電池之陰極層1〇6與相鄰電池之陽極層102之間，且層材1〇7之實施例於此被描述。現參考第2B圖，疊層1〇〇之部份側視圖之另一實施例被 15描述。此等層材包含重複之層材組，每一組一般係包含電極層202、隔板層204，及相對之電極層202。如此間將討論，電極202可為相同或相異，其係依欲被製造之電化學電池型式而定。現參考第2C圖，疊層1〇〇之部份側視圖之另一實施例被 2〇彳田述。此等層包含重複之層材組，其中，每一組一般係包 5第電極層302、隔板層304，及第二電極層3〇6。層材3〇7 可與層材107相同，或另外，層材3〇7可為固體絕緣體（例如，對於欲經由外電流收集器連接以並聯或串聯連接之電池）或固體導體層（例如，對於欲以串聯連接之電池）。 9 200402159 需瞭解此等層材之尺寸可不同，其係依電化學電池所欲用途而定。例如，對於非常高能量之放電，非常薄（例如，微米）之電極層可被形成。另外，對於低速率之高電容電池，較厚之電極(例如，>1毫米）可被形成。當然，對於更高 5電容之電池，此等層材可最高達最公分厚。如上所討論，許多型式之電化學電池可以疊層1〇〇開始製造。此間所需者將為電池及電容器，即使其它電化學電池亦可依據此間所述方法形成。如上所述之一般結構皆具有共同特性，包含相對之電 10極及用以使此相對電極呈電隔離之隔板。於某些電池（包含電谷裔（提供電力）及電池）中，電解質被提供以供電極間之離子性連通。此後，各種型式之電化學電池之主要組件被描述，一般係以包含隔板及電極之主要組件細分。支樓性結構（例 15如，如上所述之層材107)及電解質亦被描述。電池間，丨/入v 艰示用万^任何 20 如 …^厂」匕兮任何可購得之用於池產業之隔板。適當隔板係以包含機織、非_、乡孔狀(諸如，微孔錢魏）、胞錄、衫⑽料«提供，但不限於f。再者，先f材料可被用以於原位形成隔板層。材料包含聚駿(例如，_自陶氏化學公司）、聚乙烯基醇(p VA)纖心&心隹素(例如，硝基纖維素、纖維素乙酸酯等）、聚乙烯、聚酸如(例如，耐綸）、氟碳化 10 200402159 物型式之樹脂（例如，Nafion®族群之樹脂，其具有磺酸基 · 官能性，可購自杜邦）、賽璐玢、濾紙及包含前述材料之至少一者之混合物，但不限於此。隔板亦可包含添加劑及/或塗覆物，諸如，丙烯系材料等，以使其對電解質更易濕化 5 及更能滲透。另外，隔板亦對電化學電池提供，例如，固態膜型式之電解質。適當之膜係描述於Wayne Yao、Tsepin Tsai、

Yuen-Ming Chang及Muguo Chen之共同讓渡之美國專利第 6，18 3，914號案（發明名稱”以聚合物為主之氫氧化物導性 _ 10 膜” ’ 1998年9月 17 日提請）；Muguo Chen、Tsepin Tsai、Wayne Yao、Yuen-Ming Chang、Lin-Feng Li及Tom Karen之美國專利申請案序號09/259,068案（發明名稱，，固態凝膠膜”，i999 年2月 26 曰提申）；Muguo Chen、Tsepin Tsai及Lin_Feng Li 之美國專利第6,358,651號案（發明名稱，，可重新充電之電化 15 學電池中之固態凝膠膜隔板”，2000年1月11日提申）；Robert Callahan、Mark Stevens 及 Muguo Chen 之美國序號第 09/943,053號案(發明名稱，，聚合物基質材料”，2001年8月30 鲁曰提申）；及Robert Callahan、Mark Stevens及Muguo Chen 之美國序號第〇9/942,887號案（發明名稱，，併納聚合物基質 20 材料之電化學電池”，2001年8月30日提申），所有皆在此被 · 全部併入以供參考之用。隔板係以對此型式之電池適當者被層合於疊層内之電極間。另外，隔板亦可於疊層上於原位形成，其中，隔板之先質材料(例如，如上所述之任何適當之隔板材料)係直接 11 200402159 於電極上形成，且另一電極係於原位被層合或形成於在原位形成之隔板等之上。材料可藉由包含沈積、分散(例如，刀刀分散）、書寫或其它適當方法，但不限於此)之方法沈積於$層上。再者’層合及沈積方法之結合可被用以形成隔 5板，例如，其中，機織或非機織之片材被層合，且離子導性膜之«材料被沈積以於原位進行聚合反應。電極電極及電極材料之實施例將對於各種不同電化學而作一般性描述。 10 金屬-空氣參考第2A圖’對於金屬空氣電化學電池，負電極或陽極層102-般包含金屬組份(諸如，金屬及/或金屬氧化物），電机收集S。選擇性地，離子導性介質係、於陽極層内提仏，再者於某些貫施例中，陽極層1〇2包含黏著劑及/ 或I田"〗、、加4丨丨。較佳地，此組成物使離子傳導速率、電容、正體放電,罙度達最佳，同時使循環期間之形狀改變達最小。 i屬組份主要可包含金屬及金屬化合物 ’諸如，辞、 1弓、鐘、鎮、含鐵金屬、銘、前述金屬之至少-者之氧化 2〇物，或包含前述金屬之至少-者之混合物及合金。此等金屬亦可與包含鉍、鈣、鎂、鋁、銦、鉛、汞、鎵、錫、鎘、者人錄石西、銳、碳、前述金屬之至少一者之氡化物，或 m述址份之至少_者之混合物（但不限於此）之組份混。或七成合金。金屬組份可以粉末、粉塵、顆粒、薄片、 12 200402159 針狀物、錠狀物或其它顆粒之形式提供。於某些具體例中，顆粒狀金屬（特別是辞合金金屬）被提供作為金屬組份。於電化學方法之轉化期間，金屬一般被轉化成金屬氧化物。” 陽極電流收集器可為任何能提供導電性及選擇性能對 5陽極層102提供支撐之導電性材料。此電流收集器可由各種導電性材料形成，其包含銅、黃銅、銀、碳、含鐵金屬（諸如，不鏽鋼）、鎳、碳、導電性聚合物、導電性陶瓷、其它於鹼環境中安定且不會使電極腐蝕之導電性材料，或包含前述材料之至少一者之混合物及合金，但不限於此。電流 10收集器可為篩網、多孔板、金屬發泡體、帶材、線材、板材或其它適合結構之形式。電流收集裔可以一個別層於層材1〇2内形成，於層材 107内體成形，或二者。例如，層材1〇2可為篩網、多孔板、金屬發泡體或其它具有供金屬燃料材料之位置之適當 15結構之形式的電流收集器，且金屬燃料材料係於其它一體成形。負電極或陽極可於對此電池型式適當之疊層内層合。另外，陽極材料可藉由包含沈積、分散(例如，刀曰、書寫或其它適當方法，但不限於此)之方法沈積於疊層上。 20再者’層合及沈積方法之結合可被用以形成負電極或陽極。 θ於此間將描述，疊層式電池及製造方法可藉由提供自陽極層102延伸之導性薄片（或與其鄰接之分隔層）而簡化，其係可於個別電池自叠層切片後輕易地電連接。陰極106可包含傳統之空氣擴散陰極，例如，—般包含 13 200402159 活性組份及碳基材，及適當之連接結構（諸如，電流收集器）。典型上，陰極催化劑被選擇以於周圍空氣中達成每平方公分至少20毫安培(mA/cm2)之電流密度，較佳係至少50 mA/cm2，且更佳係至少100 mA/cm2。當然，更高之電流密 5 度可以適當陰極催化劑及組成物與變化之氧純度及壓力達成。陰極106可為雙功能性，例如，能於放電期間操作及重新充電，或單功能性（即，使放電或重新充電達最佳化）。例示之空氣陰極被揭示於Wayne Yao及Tsepin Tsai之相互關連之共同讓渡之美國專利第6,368,751號案（發明名稱，，用於燃 10料電池之電化學電極”，1999年10月8日提申，其在此被全部併入以供參考之用）中。其它之空氣陰極可替代地被使用，但是，係依其性能能力而定，且對於熟習此項技藝者係顯而易知。 15 20 所用之碳較佳係對電化學電池環境係呈化學惰性，且可以各種不同型式提供，包含碳薄片、石墨、其它高表面積之碳材料，或包含前述《式之至少—者找合^但不限於此。陰極電級錢可為任何能提供導電性及選擇性能對陰極1G6提供支撐之導電性㈣。電流”器可為筛網、多孔板、金屬發泡體、帶材、線材、糾、板材或其它適合結構之形式。於某些實_巾，钱㈣器係多^ 性以使氧流動阻礙達最小。電流收集器可由各種導電性材料形成’其包含銅、錄、銀、碳、錢鎳之含鐵金屬（諸如，不鏽鋼）、鉻、鈦等，及包含前述材料之及合金’但不限於此。適當之電流收集器包含== 14 200402159 體金屬之多孔狀金屬。對於非常高電力之應用，鎢或鶴合、金可被作為電流收集器。黏者劑亦典型上被用於陰極1〇6,其可為能附著基材物料、電流收集器及催化劑以形成適當結構之任何材料。黏 5著劑-般係以適於稀釋劑、催化劑及/或電流收集器之附著目的之含量而提供。此材料較佳係對電化學環境呈化學惰性。於某些實施例中，黏著劑材料亦具有疏水特性。適當之黏著劑材料包含以聚四氟乙烯為主之聚合物及共聚物 (例如，特氟隆（Teflon®)粉末或乳化物，諸如，特氟隆籲 10 (Teflon®T-30)，| E.I. du P〇nt Nemours and Company Corp· Wilmington，DE)、磺酸(例如，Nafi〇n⑧，可購自 E j du Pont Nemours and Company Corp·)、聚乙烯基醇(pVA)、聚 (壞氧乙烧)(PEO)、聚乙烯基处咯烷酮(pvp)、聚偏氣乙烯 (PVDF)、聚二氟乙烷(PEF)等，及包含前述黏著劑材料之至 15少一者之結合物及混合物。但是，熟習此項技藝者會瞭解其它黏著劑材料可被使用。活性組份一般係促進陰極1〇6處之氧反應之適當催化 ® 劑材料。此催化劑材料一般係以適於促進陰極1〇6處之氧反 _ 應之含量而提供。適當之催化劑材料包含猛及其化合物、 20鋼及其化合物、錄及其化合物、始及其化合物、翻及其化合物，及包含前述催化劑材料之至少一者之組合物，但不限於此。正電極或陰極可於對此型式之電池適當之疊層内層合。另外，陰極材料可藉由包含沈積、分散(例如，刀刃分 15 200402159 散）、書寫或其它適當方法，但不限於此)之方法沈積於疊層上。再者，層合及沈積方法之結合可被用以形成正電極或陰極’例如’層合一體式之電流收集器及於其它或其上沈寺貝士上所述之碳^催化劑之混合物或基質。 5 金屬·石炭(Μη02) 金屬碳電池可依據此間所述方法製造。例如，金屬碳電池可以第2B或2C圖之結構形成。於以鋅為主之電池中，陽極或負電極_般係包含電池等級之鋅材料，如傳統所知者’、匕至屬亦可用於陽極，包含鎮及銘，但不限於此。 1〇陰極或正電極_般包含於碳基材内之二氧化猛。此等電池内所用之電解質可包含氣化銨、氯化鋅或其混合物之溶液。驗-Mn〇2 15 20 驗性電池可依據此間所述方法製造。典型上之驗性電池^含辞粉末或糊料陽極㈣。陰極或正電極—般係包含於石反基貝内之二氧化鐘。電解質（諸如，膠凝之〖卿可被併納於陽極材料内，於隔板内或其上提供，或其混合。鎳-辞（次要或主要之電池）鎳鋅次要電池結合長壽之錄電極及辞電極之高電容之優點。此等可採用第2B或2C圖之-般型式。鋅材料可包含如上關於金屬^電池所述之任何材料，使用鋅作為主要金屬組份。户正的以鎖為主之電極可為用於錄辞、錄錄，或錄金屬風化物電池之任何已知正電極。例如，於燒处役叶中，多孔狀或線_狀之錄或_之鋼基㈣1或多層之幾基 16 200402159 鎳粉末層燒結形成多孔狀電極板。形成之多孔板傳統上係以電化學活性材料先質（典型上係硝酸鎳）之溶液浸潰。電化學活性氫氧化鎳材料係自板内之溶液沈澱出。此外，高孔度之鎳正電極可被使用，其中，電化學活 5性鎳材料可被併入多孔性基材(諸如，高多孔性金屬發泡體或纖維狀墊材）。例如，含有活性材料之淤漿或糊料可被壓製於多孔性金屬發泡體或纖維狀墊基材之細縫及其内，且其後被壓緊至所欲厚度以形成正鎳電極。鋰電池 10 鋰電池可依據此間所述方法製造。鋰電池使用鋰材料作為陽極或負電極。陰極或正電極可為固態陰極，諸如，以二氧化錳為主之材料、單氟化碳、鉻酸銀、銀釩氧化物、氧化銅，或二硫化鐵。另外，陰極或正電極可包含可溶性之陰極，諸如，二氧化硫(例如，溶於有機電解質溶劑）或氧 15氯化物（例如，soci2及/或S02ci2)。電解复電解質一般包含離子導性材料以於金屬陽極與陰極間產生離子傳導。電解質之離子傳導量提供於疊層及/ 材料内。 20 於鹼性電池系統中，電解質可包含離子導性材料，諸如，KOH、Na0H、Li〇H、Rb〇H、Cs〇H、其它材料或包含前述電解質介質之至少一者之混合物。於許多鹼性電池及金屬空氣電池中，較佳之氫氧化物導性材料包含 KOH。特別地，電解質可包含具有約5%離子導性材料至約 17 200402159 55%離子導性材料（較佳係約10%離子導性材料至約50%離子導性材料，且更佳係約3〇%離子導性材料至約45%離子導十生材料)之濃度的水性電解質。於酸性系統中，質子可來自酸性電解質之水溶液’諸 5如，過氣酸、硫酸、氫氣酸或其等之混合物的溶液。過氣酉文之》辰度’例如，較佳係約0.5重量％至約70重ϊ%(且敢仏係約10重量％至約15重量。/0)之範圍。於中性系統中，電解質溶液可包含氯化銨、硫酸鉀、氣化鈉，及包含前述之至少一者之任意混合物之飽合中性 10 水溶液。電解質可藉由各種技術添加至此系統。電池可藉由此間所述方法以密封式電池形成，其中，自由流動之電解質溶液(例如，液體或凝膠形式)被併入電池内。再者，如上所述’電解質可被併入隔板内。再者，電解質（例如，凝膠形 15 式）可被併入陽極及/或陰極内，其係依電池系統型式而定。再者’電池可以，例如，儲備電池適當地形成，其中，活性電解質未被提供。電解質可為水活化之電解質，例如，以乾燥或濃縮型式提供。另外，多孔性材料或基材可被形成（例如，以此間關於層材107所述般），而被用以容納電解 2〇質液體或凝膠。例如，多孔性離子導性聚合物可於疊層1〇〇内形成，以於電池活化時容納電解質。以此方式，自行放電與陰極溢流（諸如金屬空氣電化學電池之電池内之已知問題)被減至最小或去除。電池間之層材

18 200402159 如上所述’某些電池使用電池間之層材，層材107及第2C圖之層㈣7所示者。此等層材可用以提供 :電絕緣或？性(其係依電池結構而定)相結合之流體流動(例如，金屬空氣電_^氣流動）。亦如上 307可為與電絕緣或導電性(其係依電池結構心)相結合; 固體層（例如，未提供空氣流動）。再者，電池間之㈣為用以使電解質引至，例如，儲備電池内之通道。 ίο 於金屬空氣學u之—纽财，域參考第从圖，層材1G7包含交替式之電導體部份⑽(其係與—電池之，極層繼及相鄰電池之陽極層職電連接而置放）及空 ^通暹部份110。U喊部份丨職提供則m 空氣陰極。 15 為於加X處理㈣維持疊層之結構整體性，空氣通道可移除之物質填充。例如，空氣通道部份110 二水、《CO或其它適合物f填充，而疊層於堆疊及切埴Γ里』間被〜'東。另外，祕融但不會破壞電池之另一 2可被併人空氣通道部份議内，而疊層於堆疊處理期間 f I填料可於其後之任意階段藉由，例如，熱、光 2〇擇僅: = =::!、剝離(例如’其中黏著劑被選當潤滑劑等需被使用）/融且可移除之㈣可自層剝離-適

中，用於至屬虱電化學電池之適當層材107之另一例子見^考第祕圖，混合式導性/空氣流動層112被提供。匕口式導H/空氣流動層⑴包含多孔導性材料，其提供 19 200402159 一電池之陰極層與相鄰電池之陽極層間之電接觸。為於加工=理期間維持結構整體性，空氣通道部份削 Μ可移除物貝填充。例如，多孔性材料H2可以水、液離或其它適合物質填充，㈣狀堆疊及㈣處· 冷束。另外，可賴材財婦人纽丨场_内，而& 層於堆钱_賴切，且此可燒結㈣可於= 意階段燒結。仕為提供所欲空氣流，例如，於金屬空氣電池内，孔度梯度可於層材107内提供。例如，層材1〇7之孔洞可以自^ 10材1〇7之陽極側(例如，其中，適當障壁可於陽極上提供)至此層材之陰極側之方向減少。另外，梯度可自電池端緣至中心建立，例如，使-致之空氣流向相鄰電極之中心。梯度彳藉由改變連續副層（沿層材（1〇7)高度改變）或橫過層材 1〇7( 一般係與層材平面平行之方向呈梯度變化)之可燒結材 15 料之濃度而形成。導性材料可包含如上關於，例如，金屬空氣電池電極戶斤述之任何電流收集器材料，諸如，碳、鎳、不鏽鋼、黃鋼等。可溶融材料可包含，例如，具有遠小於導性材料之疼點Λ弗點之聚合物，諸如，聚乙浠基醇(pVA)。ρνΑ亦可作 2〇為 < 燒結材料。以並聯或”另外，，之串聯式連接之金屬空氣電化學電池中，電連接僅可經由外部延伸電流收集器（如此間進一步描述身）而產生，而非經由使用層材107作為導電層。於此被使用時’另外之串聯連接係指定部連接至電池者，其係相 20 200402159 對於使用相互層材107内之電連接者。

於金屬空氣電化學電池之一實施例中，且現參考第3C 圖，層材107包含交替之絕緣體部份114(位於一電池之陰極層1〇6與相鄰電池之陽極層102間）及空氣通道部份116=空 5氣通道部份116被提供以使空氣接近空氣陰極。用於金屬空氣電化學電池之適當層材107之另一例子中，且現參考第3D圖，混合式之絕緣/空氣流動層118被提供此此0式之緣/空氣流動層118包含多孔性絕緣材料’其提供-電池之陰極層106與相鄰電池之陽極層間之電 10 連接。絕緣材料可包含任何已知電絕緣之塑膠或聚合物、陶究或細料。再者’於某些實施例中，傳統之隔板或隔板材料可被用以形成絕緣層。皇客器及超 15 可自此間所述製造方法制包含能量儲存電容器H 主忒之罨化子電池容器。專可為標準電容之電容器或超電疊層可被形成對稱即實質上相同之電極_因此，、：：：—般係包含二個相同或或202)係實質上相，於一實施例中，電極(302及306, -般包含高表面積之：依據本發明電極之-實施例，電極依據另,性材料及錢膠材料。伋據另一貝％例，雷水凝膠材料。 ° ’又匕合法拉第假電容材料及依據本發明之^另實施例’電極-般包含高表面積之 20 200402159 活性材料、法拉第假之、、日人4 材枓及水凝膠材料。因此，帝扛之此合式電極，每一者口此电極質。屯谷及雙層電容性層亦可形成不對稱之電容器極。依櫨眘㈣ ^ σσ，/、一般包含二不同電含4面:=，:002或交替_^^^ 積之活性材料及水凝膠材料。交替父替式電極搬)可包含傳統之假電容型式電極、此間所= 之假電容電極，或混合式電極(展現法拉第假電容容性質）。电 1〇依據另—實施例’―電極(地或交替式電極202)-般包含法拉第假電容材料及水凝膠材料。交替之電極(3〇6^六替式電極202)可包含傳統之雙層電容型式之電極、此間$ 述之雙層電容電極，或混合式電極(展現法拉第假電容及雙層電容性質）。 15 依據另一實施例，一電極(302或交替式電極202) —般包含高表面積之活性材料、法拉第假電容材料及水凝膠材料，形成混合式電極，展現法拉第假電容及雙層電容性質。交替之電極(306或交替式電極可包含傳統之雙層電容型式電極，或此間所述之雙層電谷電極、傳統之假電容型 2〇式之電極、此間所述之假電谷電極、傳統之混合式電極，或此間所述之混合式電極依據本發明電極之另一實施例，一電極(3〇2或交替式電極202)—般包含浸潰於一或更多法拉第假電容材料（例如，錯、鎳或任何此間所述之法拉第假電容材料)之發泡體 22 200402159 或海棉狀結構内之水凝膠材料。交替之電極(306或交替式電極202)可包含傳統之雙層電容型式之電極，或此間所述之雙層電容電極、傳統之假電容型式之電極、此間所述之假電容電極、傳統之混合式電極，或此間所述之混合式電依據本發明電極之另一實施例，一電極(302或交替式電極202)—般包含浸潰於一或更多法拉第假電容材料（例如，船、鎳或任何此間所述之法拉第假電容材料)之發泡體或海棉狀結構内之水凝膠材料及法拉第假電容材料。交替 10之電極(306或交替式電極202)可包含傳統之雙層電容型式之電極，或此間所述之雙層電容電極、傳統之假電容型式之電極、此間所述之假電容電極、傳統之混合式電極，或此間所述之混合式電極。法拉第假電容材料包含鎳、銅、鎘、辞、鈦、銀、銦、 15 硒、碲、鎵、釕、铑、鈀、锇、銥、鈷、鉛、錳、鐵、鉑、钽、鉬、鎢、釩、其導電性合金、氧化物、氫氧化物、氣化物及壤化物、AB2或AB5型式之金屬氫化物材料、摻雜式導性聚合物，及包含前述之至少一者之混合物，但不限於此。 20 高表面積之活性材料包含碳（包含石墨、活化碳纖維、石炭黑、活性碳、碳纖維、碳膠、骨路碳、中介碳、微珠材及包含前述型式之含碳材料之至少一者之混合物，但不限於此），一般具有大於約公尺2/克（較佳係大於約1〇〇〇公尺2/克)之表面積；及高表面積之聚合物材料(例如，高表面 23 200402159 積聚苯胺），一般具有大於約100公尺 1〇〇〇公尺2/克）之表面積，但不限於此。 2/克（較佳係大於約水凝膠係作為電解質而與高表面積活假電容材料之任-者或二者㈣於整縣灿法拉弟 5 水凝膠包含巨觀係無水性之材料’但於微:程产::別：’ =性物種之水職隸支狀錢膠㈣之=物基^ 整體之電極材料（高表面積之活性材料及/或法電容材料)及水凝膠可藉由各種技術形成。於—實又 Π)電極材料與單體溶液混合形成膠體或游装。然^此體或㈣可於原位藉由熱或紫外線轄射與電極材料聚合1 外’於另-實施例中，電極材料與單體及聚合物之部份聚合溶液混合形成膠體或於襞。於另—實施例中水凝料合物可與電極材料混合形成，，濕砂，，型式之材料(此—材料係於篇猶等人之美國臨時專利申請案序號嶋0,697紐明名稱金屬空氣電化學電池及用於電化學電池之陽極材料，，’2謝年10月29日提申）中之有關金屬燃料材料中描述）。藉由任意上述技術，電極可以連續或批次方法形成。例如，電極材料及水凝膠材料之於漿皆可被形成，且其後 2〇以己知般(例如，以稜鏡結構或螺旋繞捲結構)被成形而形成電極及形成電容器（例如，包含隔板及電流收集器）。另外，連續式方法可被用以形成電極及/或電化學電容态。例如，WayneYao及TsepinTsai之美國專利第6,368,751 號案(發明名稱”用於騎電池之電化學電極，，，其在此被全 24 200402159 IM并入以供參考之用）揭示與金屬海棉狀電流收集器一體成开/之以碳為主之電極。此方法之變體可於此間使用。於一變體Φ t 水减膠材料於多孔性海棉狀或發泡體金屬材料、、體成形，且其後被固化，基本上形成法拉第假電容材料於另邊體中，水凝膠材料(於單體溶液或聚合物形式） ^ 11材料之於製、膠體或混合物（例如，如上所述之濕砂）可於夕孔性海棉狀或發泡體金屬材料中一體成形，且其後被口化’基本上形成法拉第假電容電極或混合物電極。以

. I 才料被併入’且其後被燒結形成包含活性材料 10及電解質材料一體式之電極。此等電極(具有作為電流收集二之I /包體或海棉狀材料及於其内呈一體之水凝膠或水凝膠電極材料之混合物）有利地減少活性材料與電流收集器間之接觸阻性，且進一步促進機械整體性。為促進此等電 °之力工處理及安定性，薄膜可於發泡體表面上積成（例 15如，使每一層維持隔離)-此薄膜可為隔板，如此，電極-隔板-電極之夾層物可被輕易製得。另外，此薄膜可作為分割物，基本上使每一電極維持隔離，如此，複數個電極可於單一操作中製得。一適當形式之單體溶液（特別是用於水溶液）包含一或更夕之選自水溶性乙烯不飽和酸及酸衍生物與第二型式單體之族群之單體，一般係作為交聯劑。再者，此溶液可包 δ水，谷性或水可膨脹之聚合物，其係作為強化元素。此外，化學聚合反應起始劑可選擇性地被包含。此等持水性聚合物材料被描述於Muguo Chen、Tsepin Tsai、Wayne Ya〇、

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Yuen-Ming Chang、Lin-Feng Li及Tom Karen之美國專利申請序號09/259,068案（發明名稱”固體凝膠膜”，1999年2月26 曰提申）之有關電化學電池中之隔板；Muuo Chen、Tsepin Tsai及Lin_Feng Li之美國專利第6,358,651號案（發明名稱” 5可重新充電之電化學電池内之固態凝膠膜隔板”，2000年1 月 11 日提申），Robert Callahan、Mark Stevens及Muguo Chen 之美國序號09/943,053案（發明名稱，，聚合物基質材料，，， 2001 年8月 30 日提申）；及Robert Callahan、Mark Stevens及 Muguo Chen之美國序號第09/942,887案（發明名稱”併納聚 10 合物基質材料之電化學電池”，2001年8月30日提申）；其等在此皆被全部併入以供參考之用。此水凝膠溶液可於原位以離子性物種形成，或另外地，水凝膠溶液可以水作為空間支撐物而形成（如美國專利申請序號第09/943,053案，發明名稱，，聚合物基質材料，，，所 15 述），其中，所欲之離子性物種其後被用於替代水（即，水作為空間支撐物以維持聚合物基質材料之機械整體性）。電容器内之隔板可包含任何可購得之隔板，諸如，用於電池及如上所述者。電容器/流i甬式 20 可自此間所述之製造方法獲利之另一型式之電池包含流通式電容器，諸如，用於流體去離子化所用者(例如，水之去鹽化）。參考第2A圖，自疊層形成之流通式電容器之實施例被 4田述。流體一般係流經此間所述之層材1 〇7。 26 200402159 對稱流通式電容器一般 m ll 力又係包含二相同或實質上相電極-因此，於一實施例貝上相同之依據本發明電極之—每憂102及106係貫質上相同。面_夕Μ⑪例，電極102及106—般包含古# 面積之活性材料。依據本力又…表及⑽-般包含高表極之另一實施例，電極1〇2 、活性材料及水凝膠材料。不對％之^通式電容器__ 本發明電極之-實施例 :3一不同之電極。依據材料。電極⑽可包含不门〜2_般包含高表面積之活性 ίο 活性材料。域树日/電^(7,料度)之高表面積之含高表面積之活性材L另—實施例’電極1〇2-般包 (例如，層厚度）之疑膠材料。電極106包含不同量回表面積之活性材料及水凝膠材料。者。此等材料係相似於如上有«它型式之電容器所述貫質上平面式之電極可被使用（例如，無通道），盆中， 15流體流經於絕緣或導性層1〇7内形成之通道。 ” /流通式電容器可以串聯式形成。於-實施例，且現參考第3Α圖，層材1〇7包含交替式之電導體部份⑽，其係二一電，之正電極層106及相鄰電池之負電極層102呈電接觸。流體通道部份1〇〇被提供以使流體接近電極，以作 20 之去離子。為維持加工處理期間之結盤體性，流體通道部份110 可以可㈣物質填充，如上有關於某些電池内之電池間層材所述般。可移除之物質可被併納於流體通道部份110，而疊層於堆疊處理期間被支撐，且可移除物質可於其後之任 27 意階段被去除，例如，止 n 4丨施, 或其它曝置方式（諸如，I虫刻、剝離（例如，其中黏著 ^ , a ^ 破埯擇僅與可移除之物質附者且了移除之物貝可自層剝雜熔融。 /雒、適當潤滑劑等需被使用）於適當層材107之另—例；導性/流體絲層112被料。^且現參考第_，混合式包含多孔性導性材料，其提供^合式導性/流體流動層112 、/、電池之正電極層106與相鄰電池之負電極層102間之電接網、焉° >主意孔度梯度可以如上所述般形成。 10於並聯及另外之串聯之連接，電連接僅可經由此間將進-步描述般地之外部延伸之電流收集器作用，而非經由使用此層材107作為導電層而作用。於一貝施例，且現參考第3C圖，層材1〇7包含交替式之絕緣體部份114(其係位於一電池之正電極層1〇6及相鄰電 15池之負電極層102之間），及流體通道部份116。此流體通道部份116被提供以使空氣接近空氣陰極。於適當層材107之另一例子中，且現參考第3D圖，混合式之絕緣/流體流動層118被提供。此混合式之絕緣/流體流動層118包含多孔性絕緣材料，其提供一電池之正電極層 20 1〇6與相鄰電池之負電極層102間之電接觸。另外’替代個別之電池間層材，通道可於電極内直接形成。例如，於製造期間，此等通道可以有關於層材1〇7所述般以可移除物質支撐，而於疊層組合後(及/或於自疊層切割電池後），可移除之物質被去除。 28 200402159 切痕區娀之細節現參考第4A圖，層合組件400包含複數個交替之陰極 406、隔板404、陽極402及絕緣體420等層。導體或電流收集器426與每一陰極406締結，且導體或電流收集器432與每 5 一陽極4〇2締結。為有效製造複數個電化學電池配置，填充區域422被提供，其可以適當之可移除物質填充，其中，此物質可於此複數個層合電池組裝後或於層合電池切成個別之電化學電池配置後被移除。例如，層合組件可於低於可移除物質（例如，水、C〇2)之冷凍點之溫度組合。以此方式， 10且如第4B及4C圖所示，導體432及426維持被曝置以促進所名人之電連接配置。例如，對於串聯配置，相鄰電化學電池之‘體422及426可被電連接。於串聯配置中，所欲地係使導體422及426之置放係使其於相同側上被曝置（未示出）。另外，於並聯配置中，複數個電化學電池之複數個導體422可 15 被電連接’且複數個電化學電池之複數個導體426可被電連接’藉此形成複數個電化學堆疊。以此方式，電連接可於然連接纟ίι之研磨步驟下被促進。再者，電池之電短路之可能性被減至最小或去除。現參考第4D1圖，填充區域432，或切痕區域，之位置 20及結構之一實施例被顯示。於此實施例中，層合式之堆疊 400欲被切片形成二實質上相同之電化學電池。參考第4D2 圖，切痕被置放而形成2個不同電流度及/或電容之電化學電池。現參考第4D3圖，被建構及置放者係提供四個實質上相似之電化學電池。現參考第4D4圖，切痕被置放形成二個 29 200402159 矩幵>電化學電池，及一個丁_字形電化學電池，例如，以供特殊應用之電化學電池(例如，其中，電力源需被置入預定空間内）。於另一實施例中，切痕區域之部份可包含用以形成電 5池外殼而仍能曝露出電流收集器之適當材料。例如，當切痕區域形成圖案時，適當塑膠材料可被沈積於切痕區域之外側部份上(例如，於相同板上之組件間之層材之遠端處），以適當塑膠材料部份填充。模具結構之使用係欲用以形成電池外殼之部份。 10 於閱讀本揭露内容時明顯地電極、隔板、絕緣體及/或導電層之各種不同結構可於此間之製造方法中提供。例如，於某些型式之電化學電池，每一電池需為分立的，藉此，絕緣體層可被提供。即使於分立型式之電池，可具^ 變體，例如，單一陽極層可與一對陰極層使用，或另外， 15 一對陽極層可與單一陰極層使用。再者，某些電化學電置之配置可自電連接相鄰電化學電池之個別或整體之導^層獲利。此可用於，例如，某些串聯配置之電化學電池。曰再者，某些型式之電池可以連續疊層形成，例如，交替之電極/卩南板/電極/隔板，其中，電極可為相同或相異。 2〇需瞭解各種實施例之益處係以已知原理為基礎、。例如，一對非常薄且可消耗之陽極層可與單一陰極層使用，以用於需非常快速放電之應用。另外，單一相能厚之陽 =可與-對陰極使用，例如，其中，需要較高電容應用處。當然，各種改良及變化於閱讀此揭露内容係明顯的。

30 200402159 現參考第5A圖，層合式組件500被描述，一般其中，每一電化學電池包含一對陰極層及一陽極層，其係藉由隔板呈電分離。特別地’此層合式組件5〇〇包含交替式之第一陰極506、第一隔板504、陽極502、第二隔板504及第二陰極 5 506等層，其中，每一電池一般係藉由絕緣體52〇隔離。另外，絕緣體520可提供一般之空氣或流體流至相鄰之陰極。導體526及522可，例如，相似於有關第4B及4C圖所述者電連接。再者，填充區域532可作為如上關於第4A圖所述之相同目的。因此，於此實施例，一對陰極5〇6可與每一陽極502 10締結，例如，用於需要高放電深度及/或高電容之應用。此間所用之正電極可依據，例如，第5B圖所示形成。如第5B圖所示，電池疊層500之陰極506之例子包含以藉由燒結金屬發泡體基材530之三度空間相互連接多孔性内之聚合物黏著劑顆粒542而提供之相對較強結合而強化之顆粒狀微結構。此黏著劑顆粒542被浸潰於此三度空間多孔性基材530内。包含聚合物黏著劑顆粒542之基材530係藉由任何適合之已知手段壓軋，諸如，傳統之軋式壓製。然後，反應性層532及微孔層533可使用任何適當手段塗覆，諸如，傳統之塗覆操作或額外之軋式壓製步驟。 20 反應性（或氣體擴散)層532與黏著劑顆粒542較佳係自相同材料製得。特別地，此等材料可包含疏水性聚合物黏著劑，其係以液體（即，分散液、懸浮液或淤漿）塗敷至基材 30表面。此等適當疏水性聚合物黏著劑之例子包含聚四氟乙烯(PTFE)及氟化之乙烯-丙烯共聚物(FEP)。其它有用材料 31 200402159 包含烴，諸如，聚氯氟乙烯。此等樹脂之混合物亦可被使用。於較佳實施例，疏水性聚合物黏著劑與顆粒碳混合。此混合物係藉由使顆粒碳與細微切割之疏水性聚合物，或 5 與乾燥粉末型式之聚合物，摻合而提供。此聚合物較佳係包含約20至約60重量百分率重量°/〇)之摻合物。此範圍較佳係提供足夠聚合物以結合實質上所有之碳顆粒，且不會過度降低氣體多孔性或降低電化學性能。再者，碳顆粒較佳係藉由任何數量之已知催化劑催 10 化，其係以熟習此項技藝者所知之方式塗敷至碳。此等適合催化劑之例子包含氧化锰(Μη02)、頌酸銀、翻、氧化I古及其混合物。現參考第6圖，層合組件600之另一描述被提供。於組件600，每一電化學電池係分立的，且包含第一陽極602、 15 第一隔板604、陰極結構606、第二隔板604及第二陽極602。注意於此實施例，陰極結構606—般包含電流收集器，其具有位於其二側上之陰極材料，如此，每一電化學電池之二陽極602可與陰極結構606之個別側進行電化學反應。此結構可用於，例如，高放電速率之應用，特別是其中陽極602 20 係以相對較薄形成而供非常快速之放電。製造技術依電化學電池型式及用於此電池之材料而定，各種不同方法被用於製造此間所述之層合組件。例如，如第8圖所示，組件可被層置於大基材或撐體表面上，且其後彼此層 200402159 合。層材(例如，片材或捲材之形武）可以此間進一步所述者結合。亦需注意片材或層材之平面面積可為非常大，以供數打、數百、數千或更多之大量製造，特別是於連續式形成 5層合結構。如上所述，個別之電池或電池堆疊物可藉由適當填充區域界定，例如，以如上有關第4A及5A圖所述者。然後’電池或電池堆疊物可被切割，且於某些實施例，電 /现收集為係以最小或無進一步加工處理而被曝置。此對於許多電化學電池及電池系統會大量降低製造費用。 10 另外，層材可被直接彼此沈積於其上。材料可藉由包含沈積、分散(例如，刀刃分散）、書寫或其它適當方法，但不限於此)之加工處理沈積於堆疊物上。再者，層合及沈積方法之結合可被用以形成組件，例如，其中，基材被層合且活性材料等被沈積。 15 若通道及/或切痕區域欲被形成，可移除物質可被填充於層材上之空間内（例如，對於通道）或於所欲切割線處（例如，Μ應於個別電化學電池）。因此，若切片及/或堆疊於低溫實施，適當之最終結構或模具需於適當位置以避免可冷滚物貝過早外漏。以此方式，複數個電池、數打電池、 2〇數^個電或甚至數千個電池可被堆疊。若欲限制每一堆$物之冋度，經設計之絕緣層可被提供，其於後將被切告J。另外，此經設計之層材可以可移除材料形成，如此，於堆疊及切片操作後，此可移除物質被移除(例如，藉由溶网或八匕方式）’且此分立之堆疊物可經易地彼此分離。 33 200402159 於另一製造者之方法中，每一電化學電池層可藉由複數個軋結構個別形成，例如，如第7圖所示。然後，每一電池可藉由軋結構層合在一起，或另外地以如上所述般堆疊。層材間之結合可以黏著劑、加熱結合技術、加壓結合 5 技術或其等之組合而完成。另外，層材可於原位形成，而其後之層材係此彼沈積或分散(例如，以刮刀方法）於其上。層合組件之切割於切痕區域一般係與堆疊物平面垂直以使電流收集器露出。另外，堆疊物可以複數個電池彼此 10 堆疊於其上而形成，藉此，專注之切痕層被形成，如此，電池可以與堆疊物平面呈平行地切割，或電池可橫過一遍層材而切割（例如，經厚電極而切割，其中，切割之電極部份被用於二電池）。為形成具所欲電流輸出量之電池，此堆疊可被切成與 15 所欲電流輸出量相對應之區域。以此方式，各種電流輸出量之電池可自相同之疊層且僅使疊層切成所欲電極表面積而製得。此於第1圖中係以，例如，Al、A2及A3區域示，其係相對應地具有不同電流輸出量之不同區域。於另一電池結構，混合式系統可被輕易提供。例如， 20 第一型式之電池或第一型式電池組可於電池堆疊物之一水平處提供，且第二型式之電池或第二型式電池組可於電池堆疊物之另一水平處提供。第一及第二型式可為不同電池化學性、不同厚度(例如，提供薄電極之高電力段及具相對較厚電極之高能量段），或其它所欲結構。 34 200402159 雖然較佳實施例已被顯示及描述，各種改質及取代可於未偏離本發明之精神及範圍下對其為之。因此，需瞭解本發明係藉由例示說明而非限制性地描述。【圖式簡單說明】 5 第1圖描述一疊層之等角透視圖；第2A圖顯示第1圖之疊層之部份側視圖之一實施例；

第2B圖顯示第1圖之疊層之部份側視圖之另一實施例；第2C圖顯示第1圖之疊層之部份側視圖之另一實施例；第3A圖顯示相鄰電池間之相互連接層，其包含交替之 10 導體部份及通道部份；第3B圖顯示相鄰電池間之相互連接層，其包含多孔導性材料；第3C圖顯示相鄰電池間之相互連接層，其包含交替之絕緣部份及通道部份； 15 第3D圖顯示相鄰電池間之相互連接層，其包含多孔絕緣材料，

第4A圖顯示一層合組件之截面圖，其一般具有交替之陰極、隔板、陽極及絕緣體層，且與每一陰極締結之電流收集器及與每一陽極締結之電流收集器係被供以用於有效 20 製造之填充區域；第4B及4C圖顯示沿第4A圖之B-B線及C-C線之截面圖，第4D1-4D4圖描述定出切割線之填充區域之位置及結構之各種例示實施例； 35 200402159 第5A圖顯示電化學電池之層合組件之截面圖，包含交替之第一陰極、第一隔板、陽極、第二隔板及第二陰極層，每一電池係以一可隔離電池或提供一般之空氣或流體流至相鄰陰極之層所分隔； 5 第5 B圖顯示用於本發明之某些實施例之正電極之例子；第6圖顯示分立之電化學電池之層合組件之截面圖；第7圖顯示一製造此間所述層材之例示方法；且第8圖顯示另一製造此間所述層材之例示方法。 10 【圖式之主要元件代表符號表】 100···· ..疊層 202... ...電極層 102·… ..陽極層 204.·· ...隔板層 104.... ..隔板層 302… ...第一電極層 106···· ..陰極層 304... ...隔板層 107···· ..層材 306··· ...第二電極層 108···. 電導體部份 307··· ...層材 110···· ..空氣通道部份 400... ...層合組件 112···. ..混合式導性/空氣流動 402... ...陽極層 404··· ...隔板 114.... ...絕緣體部份 406··· ...陰極 116···. ...空氣通道部份 420... ...絕緣體 118···, …混合式之絕緣/空氣流 422... …填充區域動層 426... ...導體或電流收集器 200402159 432...... .導體或電流收集器 532... ...填充區域 500...... .層合式組件 533... ...微孔層 502…… .陽極 542... ...聚合物黏著劑顆粒 504…… .第一隔板 600··· ...層合組件 506...... .第一陰極 602... …第一陽極602 520...... .絕緣體 604··· …第一隔板 522,526 ......導體 606··· ...陰極結構 530·····, .金屬發泡體基材 37

Claims

200402159 拾、申請專利範圍： 1. 一種製造電化學電池之方法，包含：將複數個電池層形成一具有二相對主要表面之層合片材，每一電池層包含一對電極及與該對電極呈電絕緣之一 5 隔板；使該層合片材經由二相對主要表面而切成一所欲尺寸。 2. 如申請專利範圍第1項所述之製造電化學電池之方法，進一步形成一氣體運送層，其係鄰近至少一電極，其中，該氣體運送層包含至少一通道。 10 3.如申請專利範圍第1項所述之製造電化學電池之方法，其中，於低於可冷凍物質之冷凍點之溫度將該層合片材切片前，該通道係以該可冷凍物質填充，進一步地，其中，該可冷凍物質被熔融，藉此，形成複數個電化學電池，其具有至少一具使氣體接近該至少一電極之通道之氣體 15 流動層。 4. 如申請專利範圍第2項所述之製造電化學電池之方法，其中，至少一該電化學電池係包含一金屬空氣電化學電池，其中，每一電化學電池内之一電極係包含一可消耗之金屬燃料，且每一電化學電池内之鄰近該氣體運送層 20 之另一電極係包含一空氣擴散電極，進一步地，其中，一離子導性電解質源被提供。 5. 如申請專利範圍第2項所述之製造電化學電池之方法，其中，至少一該電化學電池係包含金屬空氣電化學電池，其中，每一電化學電池内之一電極係包含一可消耗之金 38 200402159 屬燃料，且每一電化學電池内之另一電極係包含一空氣擴散電極，且該隔板提供一離子導性電解質源。 6.如申請專利範圍第1項所述之製造電化學電池之方法，其中，至少一該電化學電池係包含一電儲存電容器。 5 7·如申請專利範圍第6項所述之製造電化學電池之方法，其中，電容器包含一對稱之電容器。 8. 如申請專利範圍第7項所述之製造電化學電池之方法，其中，該等電極係相同或實質上相同。 9. 如申請專利範圍第8項所述之製造電化學電池之方法，其 10 中，該等電極包含高表面積之活性材料，進一步地，其中電解質被提供。 10. 如申請專利範圍第8項所述之製造電化學電池之方法，其中，該等電極包含法拉第假電容材料，進一步地，其中電解質被提供。 15 11.如申請專利範圍第8項所述之製造電化學電池之方法，其中，該等電極包含高表面積之活性材料及法拉第假電容材料，進一步地，其中電解質被提供。 12. 如申請專利範圍第8項所述之製造電化學電池之方法，其中，該等電極包含高表面積之活性材料及水凝膠材 20 料，該水凝膠材料包含位於其内之電解質。 13. 如申請專利範圍第8項所述之製造電化學電池之方法，其中，該等電極包含法拉第假電容材料及水凝膠材料。 14. 如申請專利範圍第8項所述之製造電化學電池之方法，其中，該等電極包含高表面積之活性材料、法拉第假電 39 200402159 容材料及水凝膠材料。 15. 如申請專利範圍第6項所述之製造電化學電池之方法，其中，該電容器包含一非對稱之電容器。 16. 如申請專利範圍第15項所述之製造電化學電池之方 5 法，其中，該等電極係相異。 17. 如申請專利範圍第15項所述之製造電化學電池之方法，其中，該等電極包含不同量之高表面積活性材料，進一步地，其中電解質被提供。 18. 如申請專利範圍第15項所述之製造電化學電池之方 10 法，其中，該等電極包含不同量之法拉第假電容材料，進一步地，其中電解質被提供。 19. 如申請專利範圍第15項所述之製造電化學電池之方法，其中，一電極包含高表面積活性材料，且另一電極包含法拉第假電容材料，進一步地，其中電解質被提供。 15 20.如申請專利範圍第15項所述之製造電化學電池之方法，其中，該等電極包含不同量之高表面積活性材料及水凝膠材料，該水凝膠材料包含位於其内之電解質。 21. 如申請專利範圍第15項所述之製造電化學電池之方法，其中，該等電極包含不同量之法拉第假電容材料及 20 水凝膠材料。 22. 如申請專利範圍第15項所述之製造電化學電池之方法，其中，一電極包含高表面積活性材料及水凝膠材料，且另一電極包含法拉第假電容材料及水凝膠材料。 23. 如申請專利範圍第1項所述之製造電化學電池之方法， 40 200402159 其中，至少一切痕係沿切片圖案提供，其中，該切痕係以可移除物質填充。 24. 如申請專利範圍第23項所述之製造電化學電池之方法，其中，與至少一電極締結之電流收集器係於其中該 5 切痕所在之區域，進一步地，其中沿著二相對主要表面使該層合片材切成所欲尺寸使電流收集器曝露出且用於電連接。 25. 如申請專利範圍第1項所述之製造電化學電池之方法，其中，至少一該電化學電池包含一流通式電容器。 10 26.如申請專利範圍第25項所述之製造電化學電池之方法，其中，該電容器包含一對稱之電容器。 27. 如申請專利範圍第26項所述之製造電化學電池之方法，其中，該等電極係相同或實質上相同。 28. 如申請專利範圍第26項所述之製造電化學電池之方 15 法，其中，該等電極包含高表面積活性材料。 29. 如申請專利範圍第26項所述之製造電化學電池之方法，其中，該等電極包含高表面積活性材料及水凝膠材料。 30. 如申請專利範圍第25項所述之製造電化學電池之方 20 法，其中，該電容器包含一非對稱之電容器。 31. 如申請專利範圍第30項所述之製造電化學電池之方法，其中，該等電極於其尺寸或型式上係不同。 32. 如申請專利範圍第30項所述之製造電化學電池之方法，其中，該等電極包含不同量之高表面積活性材料。 41 33. 如申請專利範圍第30項所述之製造電化學電池之方法，其中，該等電極包含不同量之高表面積活性材料及水凝膠材料。 34. 如申請專利範圍第1項所述之製造電化學電池之方法， 5 其中，該所欲電容係藉由每一電化學電池之所欲尺寸而界定。 35. 如申請專利範圍第1項所述之製造電化學電池之方法，進一步地，其中，切痕區域係於相對應於其中發生切片之位置之層合片材上之位置處提供，進一步地，其中該 10 切痕界定該層合片材之切割圖案。 36. —種製造電化學電池之方法，包含：形成呈層合片材之第一電極層；於該第一電極層上形成呈層合片材之隔板層；於該隔板上形成呈層合片材之第二電極層； 15 形成鄰近該第一電極層或該第二電極層之流體流動層，其中，流體流動開口係於加工處理期間以可移除材料填充；及使該層合片材之堆疊物切成其内具有該可移除物質之所欲尺寸。 42